История метрологии. 4

КНИТУ-КАИ

(КИТ)

Реферат

на тему: ” История метрологии”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                 Выполнил:  Гафаров Д.Р. гр. 4332

                                                             Проверила:  Хрунина .

 

 

 

 

 

Казань 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………..……………………………………5

 

Исторические аспекты метрологии…………………………………………………………………………….…………6

 

Правовые основы метрологии и стандартизации………………………………………..………………………8

 

Международные организации по стандартизации и метрологии………………………………………11

 

Структуры  органов Госстандарта РФ……………………………………………………………………………………15

 

Заключение……………………………………………………………………………………………………………………………18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Метрология - наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства. Основные проблемы метрологии: развитие общей теории измерений; установление единиц физических величин и их системы; разработка методов и средств измерений, а также методов определения точности измерений; обеспечение единства измерений, единообразия средств и требуемой точности измерения; установление эталонов и образцовых средств измерений; разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений и др. Важнейшая роль в решении указанных проблем отводится государственной метрологической службе, имеющей научно-исследовательские институты и разветвленную сеть лаборатории государственного надзора и других организаций. Большую роль в развитии метрологии сыграл Д. И. Менделеев, который руководил метрологической службой в России в период 1892—1907 гг.

Под измерением понимают нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специально для этого предназначенных технических средств.

Основное уравнение  измерения имеет вид Q = qU, где Q —  значение физической величины, q — числовое значение физической величины в принятых единицах,  U — единица физической величины.

Единица физической величины — физическая величина фиксированного размера, принятая по согласованию в качестве основы для количественного оценивания физических величин той же природы.

Измерения производят как с целью установления действительных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, так и для проверки точности технологической системы и подналадки ее для предупреждения появления брака.                                               

Вместо определения  числового значения величины для  упрощения часто проверяют, находится  ли действительное значение этой величины (например, размер детали) в установленных  пределах. Процесс получения и  обработки информации об объекте (параметрах детали, механизма, процесса и т. д.) с целью определения его годности или необходимости введения управляющих  воздействий на факторы, влияющие на объект, называется контролем. При контроле деталей проверяют соответствие действительных значений геометрических, механических, электрических и других параметров допустимым значениям этих параметров.

Метрология состоит из 3 разделов:

• Теоретическая

Рассматривает общие теоретические  проблемы (разработка теории и проблем  измерений, физических величин, их единиц, методов измерений).

• Прикладная

Изучает вопросы практического  применения разработок теоретической  метрологии. В её ведении находятся  все вопросы метрологического обеспечения.

• Законодательная

Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

Для унификации единиц физических величин в международном  масштабе создана Международная система единиц СИ.

Исторические  аспекты метрологии

Первыми средствами обеспечения  единства измерений были объекты, которые  имеются в распоряжении человека всегда. Так появились первые меры длины, опирающиеся на размеры рук  и ног человека. На Руси использовались локоть, пядь, сажень, косая сажень. На Западе - дюйм, фут, сохранившие свое название до сих пор. Поскольку размеры  рук и ног у разных людей  были разными, то должное единство измерений  не всегда удавалось обеспечить. Следующим  шагом были законодательные акты различных правителей, предписывающие, например, за единицу длины считать  среднюю длину стопы нескольких людей. Иногда правители просто делали две зарубки на стене рыночной площади, предписывая всем торговцам  делать копии таких «эталонных мер». В настоящее время такую меру можно видеть на Вандомской площади  в Париже в том месте, где когда-то располагался главный рынок Европы.

По мере развития человечества и науки, особенно физики и математики, проблему обеспечения единства измерений  стали решать более широко. Появились  государственные службы и хранилища  мер, с которыми торговцам в законодательном  порядке предписывалось сравнивать свои меры. Для определения размеров единиц выбирались размеры объектов, не изменяющиеся со временем. Например, для определения размера единицы  длины измерялся меридиан Земли, для определения единицы массы  измерялась масса литра воды. Единицы  времени с давних времен до настоящего момента связывают с вращением  Земли вокруг Солнца и вокруг собственной  оси.

Дальнейший прогресс в  обеспечении единства измерений  состоял уже в произвольном выборе единиц, не связанных с веществами или объектами. Это связано с  тем фактом, что изготовить копию  меры (передать размер единицы какой-либо величины) можно с гораздо более  высокой точностью, чем повторно независимо воспроизвести эту меру. В самом деле, точность определения  длины меридиана и деления  его на 40 миллионов частей оказывается  очень невысокой.

Гигантский скачок в точности измерений механических величин  был совершен при внедрении лазеров  в измерительную технику. Образно  говоря, точность средств измерения  стала определяться параметрами  отдельного атома. Если выбрать определенный тип атома, определенный изотоп элемента, поместить атомы в резонатор  лазера и использовать все преимущества, присущие лазерному излучению, то реально  достижимая погрешность воспроизведения  единицы длины может сказываться  в тринадцатом-четырнадцатом знаках.

История развития науки об обеспечении единства измерений  может быть прослежена не только на совершенствовании точности и единообразия определения какой-то одной единицы. Важным моментом является количество единиц физических величин, их отнесение к основным или производным, а также исторический аспект образования дольных и кратных единиц.

По мере совершенствования  физики и математики появилась проблема измерения нового класса физических величин. Так при развитии теории электричества встал вопрос - как  быть с единицами электромагнитных величин? С одной стороны, новый  класс явлений подсказывал необходимость  введения новых единиц и величин. С другой - исходно была установлена  связь между электромагнитными  явлениями и эффектами механическими - законы Кулона и Био-Савара-Лапласа. Точки зрения наиболее авторитетных ученых по этому поводу также разделились. Некоторые считали, что «рассмотрение (электромагнитных явлений) будет более  плодотворным, если ввести четвертую, не зависящую от механических единицу» (А. Зоммерфельд). Другие, напротив, считали различные проявления свойств материи единым целым и были противниками введения независимых электрических величин и единиц. В результате в практике появились системы единиц физических величин, имеющие различное число основных, т. е. произвольно выбранных, физических величин.

С исторической точки зрения интересно обратить внимание на сложившуюся  практику образования дольних (более  мелких) и кратных (более крупных) единиц физических величин. В настоящее  время мы пользуемся в основном десятичной системой счета, и действующая международная  система единиц физических величин  предписывает образовывать дольные  и кратные единицы, домножая размер основной единицы на множитель, кратный  десяти. Тем не менее история знает  использование самых разнообразных  множителей кратности. Например, сажень как мера длины равнялась трем аршинам, 1 фут равнялся 12 дюймам, 1 аршин - 16 вершкам, 1 пуд - 40 фунтам, 1 золотник - 96 долям, 1 верста - 500 саженям и т.д.

Такая исторически сложившаяся  практика образования дольных и  кратных величин оказалась крайне неудобной. Поэтому при принятии международной системы единиц СИ на эту проблему обращалось особое внимание. По большому счету десятичная система оказалась неудобной только при исчислении времени, т. к. единицы одноименной величины разного размера оказались кратными 12 (соотношение года и месяца) и 365,25 (соотношение года и суток). Эта кратность обусловлена скоростью вращения Земли и фазами Луны и является наиболее естественной. Дальнейшая замена кратности в соотношении час-минута и минута-секунда с 60 на кратное 10 уже особого смысла не имела. Из других часто употребляемых физических величин и единиц отступления от десятичной системы сохранилось в градусной мере угла, когда окружность делится на 360 градусов, а градус на минуты и секунды.

Совершая исторический экскурс  в метрологию, не следует забывать, что все сказанное в полной мере относится только к странам-участницам Метрической конвенции. Во многих странах  до сих пор сохраняется своя особая, иногда экзотическая система физических величин и единиц. Среди этих стран, как это ни странно, находятся  Соединенные Штаты Америки - современная  супердержава. Внутри этой страны до сих  пор в обиходе величины и единицы  старой Англии. Даже температуру там  принято измерять в градусах Фаренгейта.

В связи с вышеизложенным знакомство с системами единиц, отличными  от системы СИ, знакомство с различными системами счета единиц при измерениях в настоящее время носят не только познавательный характер. При  расширении международных контактов  может оказаться так, что знание альтернативных систем величин и единиц сослужит пользователю добрую службу.

При изложении основополагающих моментов, относящихся к системе  СИ и при рассмотрении отдельных  видов измерений мы иногда будем  возвращаться к историческим корням выбора тех или иных физических величин. Сейчас важно помнить, что рассматриваемая  проблема оптимального выбора физических величин и единиц будет существовать всегда, так как научно-технический  прогресс постоянно предоставляет  новые возможности в практике измерений. Сегодня это лазеры и  синхротронное излучение, и завтра, возможно, появятся новые горизонты, опирающиеся на «теплую сверхпроводимость» или какое-либо замечательное достижение человеческой мысли.

Правовые  основы метрологии и стандартизации

В связи с распадом СССР и образованием нескольких самостоятельных  государств большие изменения произошли  в структуре и функциях системы  стандартизации Российской Федерации. За границей нашего государства оказались  институты и центры стандартизации Украины и Прибалтики. За пределами  страны оказался и крупный метрологический  институт Госстандарта СССР, за которым  была закреплена область метрологии по измерению состава и свойств  материалов - Научно-производственное объединение ИСАРИ (Тбилиси).

Государственная система  стандартизации Российской Федерации (ГСС РФ) начала переформирование в 1992 г. В первую очередь изменения  коснулись тех видов измерения, которые были закреплены за организациями, расположенными вне пределов РФ. Это, во-первых, физико-химические измерения, головная роль в которых окончательно перешла в Санкт-Петербург во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. Во-вторых, это проблема метрологии и стандартизации, имеющие отношения к газодобывающей и топливной промышленности.

На данный момент можно  считать, что процесс взаимораспределений  обязанностей по метрологическому обеспечению  измерительной техники в нашей  стране в общих чертах завершился. Основой современной системы  стандартизации являются следующие  моменты:

1. Техническое законодательство.
2. Государственные стандарты, общегосударственные классификаторы технической информации.
3. Международные и региональные стандарты, правила, нормы и рекомендации по стандартизации.
4. Стандарты отраслей и стандарты научно-технических и инженерных обществ.
5. Стандарты предприятий и технические условия. Основополагающих законов, регламентирующих деятельность органов системы стандартизации можно указать несколько.

В первую очередь это закон  РФ «О стандартизации». Закон определяет меру государственной защиты интересов  потребителей государства посредством  разработки нормативных документов по стандартизации. В законе разъясняются сущность и цели стандартизации. Определены основные положения по организации  работы по стандартизации, согласно которым  государственное управление стандартизацией  осуществляет Госстандарт РФ. Другие государственные органы участвуют в работах по стандартизации в меру их компетенции. Для разработки некоторых документов по стандартизации могут привлекаться субъекты хозяйственной деятельности.

Отдельным разделом в законе «О стандартизации» определены требования к нормативным документам, регламентирующим деятельность служб стандартизации различных уровней. Определено содержание, порядок разработки и порядок  внедрения государственных стандартов (ГОСТ, ГОСТ Р), отраслевых стандартов (ОСТ), стандартов предприятий (СТП), стандартов общественных объединений. Основное требование к отраслевым стандартам и стандартам предприятий - они не должны нарушать обязательные требования государственных стандартов.

В законе определены термины, специфические для обеспечения  единства измерений, например:

• единство измерений - состояние измерении, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;
• эталон единицы величины - средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы с целью передачи ее размера другим средствам измерения;
• нормативные документы - государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;
• метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений;
• метрологический контроль и надзор - деятельность, осуществляемая органом метрологической службы в целях проверки соблюдения метрологических правил и норм;
• поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых метрологической службой с целью определения и подтверждения соответствия средства измерения установленным техническим требованиям;
• калибровка средств измерения - совокупность операций, выполняемых с целью определения или подтверждения метрологических характеристик и пригодности к применению средства, не подлежащего метрологическому контролю и надзору;
• сертификат об утверждении типа средства измерения - документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом и удостоверяющий, что данный тип средства измерения утвержден в порядке, предусмотренным действующим законодательством;
• аккредитация на право поверки средств измерений - официальное признание уполномоченным на то государственным органом полномочий на выполнение поверочных работ;
• лицензия на изготовление (ремонт, продажу, прокат) средства измерения - документ, удостоверяющий право заниматься указанными видами деятельности, выдаваемый юридическим и физическим лицам органом государственной метрологической службы;
• сертификат о калибровке - документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерения.

В первом разделе закона установлено, что государственным  управлением обеспечения единства измерения занимается Госстандарт  России. Дан перечень задач по обеспечению  единства измерений, решаемых Госстандартом РФ. Среди них межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений в стране, определение общих требований и правил, применяемых к средствам измерений и к результатам измерений. Госстандарт осуществляет государственный метрологический надзор и контроль, руководит деятельностью Государственной метрологической службы, контролирует соблюдение условий международных работ, участвует в международных работах по вопросам обеспечения единства измерений. Госстандарт утверждает нормативные документы по обеспечению единства измерений.

Закон «Об обеспечении  единства измерений» предписывает использование  величин и единиц, рекомендованных  Международной организацией законодательной  метрологии (МОЗМ). Допускается по разрешению правительства РФ применять внесистемные единицы величин. Аппаратурной и  методической основой обеспечения  единства измерений являются эталоны  единиц величин, средства измерения  и методики выполнения измерений.

В законе «Об обеспечении  единства измерений» определены функции  государственных научных центров (институтов) Госстандарта и территориальных  органов Госстандарта в составе  РФ, определены основные направления  деятельности Государственной службы времени, частоты и определения  параметров вращения Земли (ГСВЧ), государственной  службы стандартных образцов состава  и свойств веществ и материалов (ГССО), государственной службы стандартных  справочных данных (ГССД). Для осуществления  единства измерений предусмотрена  возможность организации метрологической  службы на предприятиях и в учреждениях, являющихся юридическими лицами. Метрологический  контроль и надзор осуществляется службами юридических лиц путем калибровки средств измерений, надзора за применением  средств измерений, используемых при  калибровке, проверки своевременности  представления средств измерений  на испытания в целях утверждения  типа средств измерения, а также  на поверку и калибровку.

В законе сформулирована сущность государственного метрологического надзора  и контроля. Метрологический контроль включает в себя утверждение типа средств измерения, поверку средств  измерений, лицензирование деятельности юридических и физических лиц  по изготовлению, ремонту и прокату  средств измерений. Государственный  надзор осуществляется за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками измерений, соблюдением метрологических правил и норм. К функциям Государственного надзора относится то, что традиционно  совершали метрологические службы - борьба с обмером и обвесом. На современном официальном языке  это называется контролем за количеством  товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций, и контроль фасованных товаров в упаковке.

Еще одним Законом РФ, определяющим некоторые направления  деятельности органов Госстандарта РФ, является «Закон об охране прав потребителей», принятый в 1992 г. за год до принятия закона «Об обеспечении единства измерений», который был подписан президентом РФ в 1993 г. Если рассмотреть  содержание закона об охране прав потребителей с точки зрения применения в области  метрологии и измерительной техники, то можно выделить несколько основополагающих моментов.

Первый момент - сделан акцент на безопасность услуг и товаров, к которым, безусловно, принадлежит  измерительная техника. Во многих, если не в большинстве, измерительных  приборах возможно использование электрического напряжения, опасного для здоровья и жизни людей. Многие виды современной вычислительной техники могут представлять опасность для пользователя в силу наличия, например, рентгеновского излучения мониторов компьютеров или ультрафиолетового излучения их экранов. Многие специальные приборы, например ВЧ или СВЧ генераторы, могут представлять опасность для здоровья людей. Список измерительной техники, небезопасной для потребителя, можно продолжать. По этой причине закон об охране прав потребителей предусматривает обязательную сертификацию многих средств измерений на безопасность использования.

Второй важный момент закона об охране прав потребителей касается измерительной техники, поступающей  в нашу страну по импорту. В целях  качественного использования такой  измерительной техники закон  предписывает Госстандарту РФ, Министерству экономики и природных ресурсов РФ осуществлять контроль за соответствием  импортной техники законам РФ. В первую очередь это касается того, что вся документация должна представляться на русском языке. Для  всех импортных средств измерения  устанавливается наличие в РФ образцовых средств, т. е. возможность  поверки и ремонта. Кроме того, должны быть определены сроки использования  измерительной техники, периодичность  поверки. Контроль за выполнением указанных  требований закона осуществляется при  выполнении органами Госстандарта РФ испытаний средства измерения по утвержденной программе, где указанные  моменты являются обязательными. При  отсутствии каких-либо документов или  средств поверки предприятия  Госстандарта РФ выполняют эти работы по контрактам с предприятием или  фирмой-продавцом. По результатам испытаний  средство измерения после утверждения  на НТК Госстандарта заносится в  Госреестр средств измерений  и сопровождается кратким описанием  типа со ссылкой на фирму-изготовитель.

 

Международные организации по стандартизации и  метрологии

Исторически истоки формирования международных органов по обеспечению  единства измерений и по стандартизации начинается с 1875 г., когда 17 государств мира, в том числе и Россия, приняли Метрическую конвенцию «для обеспечения единства и усовершенствования метрической системы». Для координации действий государств-членов метрической конвенции было учреждено Международное бюро по мерам и весам (МБМВ) с дислокацией в Севре - ранее в пригороде Парижа, а в настоящее время - одном из районов Парижа. Официально от каждого государства были названы национальные центры по координации взаимодействий метрологов стран-участниц конвенции с МБМВ. От России таким центром назван IMM (Institute Metrology Mendeleev) - Институт метрологии им. Д.И. Менделеева в Санкт-Петербурге.

МБМВ организует в среднем  раз в четыре года конференции, на которых принимаются основополагающие решения в области метрологии. Например, на одной из Генеральных конференций по мерам и весам в 1954 г. была окончательно принята система СИ. В1983 г. принято новое определение метра. На конференции в 1990 г. узаконена современная международная температурная шкала МПТШ-90 и т. д. На конференциях принимаются основополагающие решения, которые определяют направления наиболее важных для метрологии научных программ на следующие 4 года. Там же и распределяется финансирование этих программ. Из научных программ последних лет можно назвать исследования возможности использования «теплой» сверхпроводимости в создании эталонов, исследование средств измерения малых длин на тоннельном эффекте, совершенствование эталонной базы в области электрических и магнитных измерений, работы по уточнению постоянной Авогадро и т.д.

Кроме обеспечения единства измерений по всем видам выдвинулись  и были реализованы международные  контакты в отдельных видах измерения. В первой главе указывалось, что  к современному пониманию единства измерений физических величин специалисты  пришли не сразу. Предлагалось, например, измерения электрических и магнитных  величин строить по той же схеме, по которой построены механические измерения. Для этого специалисты  считали необходимым принять  несколько основных электрических  единиц, например единицы силы тока, разности потенциалов и сопротивления. Далее следовало строить систему  электрических единиц самостоятельно и независимо от единиц механических. Для выработки такого подхода  и организации единства измерения  в 1881 г. был созван Международный  конгресс по электричеству, который  созывался затем в 1889, 1893, 1900 и 1904 гг.

В 1904 г. на заседании Международного конгресса по электричеству было решено создать Комиссию по рассмотрению вопросов стандартизации терминологии и номинальных параметров электрических  машин. В 1906 г. В Лондоне на конференции  с участием представителей 13 стран  была утверждена Международная электротехническая комиссия (МЭК). Первым его президентом  был избран один из самых известных  физиков лорд Кельвин, именем которого сейчас названа шкала термодинамической  температуры. В 1908 г. был принят Устав  МЭК. В состав комиссии вошли представители  более 50 стран. Комиссия состояла из 100 комитетов и 500 подкомитетов, которые  разрабатывали рекомендации, получившие в настоящее время права международных  стандартов. Сегодня МЭК работает по следующим направлениям: унификация терминологии, обозначение маркировки, стандартизация материалов, применяемых  в электротехнике, рекомендации по стандартизации электротехнического  оборудования и еще по целому ряду направлений, связанных со стандартизацией  различных узлов и электроизмерительных приборов.

Параллельно с деятельностью  МЭК возникла необходимость стандартизации в общей и специальной технике  и в машиностроении. В 1926 г. в Нью-Йорке  обсуждался вопрос о создании международного органа, занимающегося этими вопросами. В этом же году в Праге была создана  Международная федерация национальных ассоциаций по стандартизации (ИСА). В 1932 г. в Берлине был проведен съезд, на котором было образовано 32 комитета, которые должны были заниматься разработкой  основных принципов международной  стандартизации. В период Второй мировой  войны работа МЭК и ИСА была приостановлена, а по окончании войны  в 1946 г. в Лондоне состоялась конференция, в которой приняли участие 64 делегата из 25 стран. В итоге работы этой конференции  на базе объединения ИСА и МЭК  была создана Международная организация  по стандартизации - ИСО. 24 октября 1946 г. состоялось первое заседание Генеральной  ассамблеи этой организации. Были утверждены Устав и Правила процедуры. Днем основания ИСО считается 23 февраля 1947 г. Сейчас в ИСО представлены 118 стран. Деятельность по международной  стандартизации осуществляется более  чем в 200 технических комитетах. Имеется  более 2600 подкомитетов и рабочих  групп, решающих более мелкие вопросы. С1972 г. ИСО издает международные  стандарты, которые ранее назывались Рекомендациями по стандартизации.

МЭК присоединился к ИСО  в 1947 г. на автономных правах, сохранив финансовую и организационную самостоятельность. МЭК, как и ИСО, пользуется консультативным  статусом ООН. Для согласования работы МЭК и ИСО существует Координационный  комитет ИСО/МЭК.

В марте 1987 г. ИСО приняла  стандарты серии 9000 на системы качества, дополняющие требования к продукции или к услугам. Серия стандартов серии 9000 с 1988 г. принята в СССР и с 1991 г. в России в качестве национальных стандартов под номерами ГОСТ 40.9001-88 - ГОСТ 40.9003-88. Однако в связи с пересмотром в 1994 г. стандартов ИСО серии 9000 и их превращения в «семейство» из 30 наименований возникла необходимость пересмотра российских стандартов. Характерно, что более 90 стран мира имеют стандарты, эквивалентные ИСО-9000, а более 100 тысяч компаний сертифицировали свои системы качества на соответствие этим стандартам. В 70-х г. по инициативе комитета по надежности МЭК (ТК-56) и ИСО были начаты работы по созданию системы сертификации - документального подтверждения соответствия качества выпускаемой продукции стандартам ИСО.

Определенный интерес  представляет деятельность Международной  конференции по аккредитации испытательных  лабораторий (ИЛАК), задачами которой  являются обмен информацией по аккредитации, содействие взаимному признанию  испытаний в разных странах, организация  совместных исследований в лабораториях различных стран, аккредитованных  по какому-либо определенному виду измерений.